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1、圖像頻域增強(qiáng)濾波圖像處理中的濾波器設(shè)計(jì)序言一、低通濾波器法二、高通濾波器法三、帶通和帶阻濾波器法四、同態(tài)濾波五、維納估計(jì)器六、匹配檢測(cè)器要點(diǎn)總結(jié)上機(jī)實(shí)習(xí)CH11圖像處理中的濾波器設(shè)計(jì)序言1低通濾波器法結(jié)論：圖像的邊緣和其他尖銳跳躍（如噪聲）對(duì)傅立葉變換的高頻分量有很大貢獻(xiàn)；方法：通過(guò)一個(gè)線(xiàn)性系統(tǒng)，頻域上對(duì)一定范圍高頻分量進(jìn)行衰減能夠達(dá)到平滑化；這種線(xiàn)性系統(tǒng)稱(chēng)為低通濾波器法。1低通濾波器法2）理想低通濾波器（ILPF）定義：以D0為半徑的圓內(nèi)所有頻率分量無(wú)損的通過(guò)，圓外的所有頻率分量完全衰減。D0又稱(chēng)為截止頻率。注意D0的
2、物理意義1低通濾波器法H(u,v)1低通濾波器法信號(hào)能量ET：將u,v=0，1，N-1的每一點(diǎn)（u,v）的能量相加起來(lái)得到傅立葉信號(hào)能量ET。如何確定D0?1低通濾波器法舉例：觀察有高斯噪聲Lenna圖像的傅立葉譜和不同半徑下的譜圖像的信號(hào)能量。1低通濾波器法D0=5有高斯噪聲的Lenna圖像1低通濾波器法D0=10D0=201低通濾波器法D0=50有高斯噪聲的原Lenna圖像1低通濾波器法問(wèn)題：（1）模糊對(duì)于半徑為5，包含了全部90%的能量。但嚴(yán)重的模糊表明了圖片的大部分邊緣信息包含在濾波器濾去的10%能量之中。隨著濾
3、波器半徑增加，模糊的程度就減少。模糊產(chǎn)生的原理：根據(jù)卷積定理ILPF的空域圖像1低通濾波器法頻域上的濾波相當(dāng)于空域上的卷積。即相當(dāng)復(fù)雜圖像中每個(gè)象素點(diǎn)簡(jiǎn)單復(fù)制過(guò)程。因此導(dǎo)致圖像的模糊。當(dāng)D增加時(shí)環(huán)半徑也增加，模糊程度減弱。1低通濾波器法（2）振鈴ILPF空域上沖激響應(yīng)卷積產(chǎn)生兩個(gè)現(xiàn)象：一是邊緣漸變部分的對(duì)比度；二是邊緣部分加邊（ringing）。其原因是沖激響應(yīng)函數(shù)的多個(gè)過(guò)零點(diǎn)。1低通濾波器法1低通濾波器法3）巴特沃思低通濾波器（BLPF）1低通濾波器法1低通濾波器法D0=101低通濾波器法D0=20D0=501低通濾波
4、器法巴特沃斯低通濾波器的優(yōu)點(diǎn)是：一、模糊大大減少。因?yàn)榘嗽S多高頻分量；二、沒(méi)有振鈴現(xiàn)象。因?yàn)闉V波器是平滑連續(xù)的。1低通濾波器法4）指數(shù)低通濾波器（elpf）性質(zhì)：比相應(yīng)的巴特沃思濾波器要稍微模糊，但沒(méi)有振鈴現(xiàn)象。1低通濾波器法1低通濾波器法D0=101低通濾波器法D0=20D0=502高通濾波器法1）原理2）理想高通濾波器3）巴特沃思高通濾波器4）指數(shù)高通濾波器5）高斯差分濾波器2高通濾波器法1）原理圖像銳化處理的目的是使模糊圖像變得清晰。通常圖像模糊是由于圖像受到平均或積分運(yùn)算，因此圖像銳化采用微分運(yùn)算。在頻域處理
5、上，即采用高通濾波器法。注意：進(jìn)行處理的圖像必須有較高的信噪比，否則圖像銳化后，圖像信噪比會(huì)更低。2高通濾波器法2）理想高通濾波器（IHPF）2高通濾波器法2高通濾波器法3）巴特沃思高通濾波器（BHPF）2高通濾波器法2高通濾波器法4）指數(shù)高通濾波器（EHPF）2高通濾波器法2高通濾波器法原圖IHPFBHPFEHPF2高通濾波器法有噪聲的圖采用BHPF高通濾波后，信噪比變小。2高通濾波器法5）高斯差分濾波器（DoG,DifferenceofGaussian）2高通濾波器法2高通濾波器法3帶通和帶阻濾波器法1）理想的帶通濾
6、波器3帶通和帶阻濾波器法3帶通和帶阻濾波器法2）理想的帶阻濾波器3帶通和帶阻濾波器法3帶通和帶阻濾波器法3）通用帶通濾波器3帶通和帶阻濾波器法3帶通和帶阻濾波器法4）巴特沃斯帶通濾波器3帶通和帶阻濾波器法4）偽彩色處理空域上的灰度—彩色變換函數(shù)3帶通和帶阻濾波器法3帶通和帶阻濾波器法頻域上的偽彩色處理（舉例）低通濾波器：以圍繞圖像能量90％的圓作為截止點(diǎn)，半徑為5，傅立葉反變換后作為紅色分量；帶通濾波器：以圍繞圖像能量83％的圓作為截止點(diǎn)，帶寬以圍繞圖像能量93％的圓，半徑為4到20，傅立葉反變換后作為蘭色分量；高通濾波
7、器：以圍繞圖像能量95％的圓作為截止點(diǎn)，半徑為50，傅立葉反變換后作為綠色分量；3帶通和帶阻濾波器法4同態(tài)濾波目的：正常圖象是在均勻光強(qiáng)度情況下獲得的圖象，實(shí)際上光照射是不均勻，或光強(qiáng)范圍動(dòng)態(tài)太大。方法：為解決光照不均勻的影響，可用同態(tài)濾波來(lái)解決。原理：光照下景物圖象的模型f(x,y)=fi(x,y)fr(x,y)fi(x,y):隨空間位置不同的光強(qiáng)分量fr(x,y):景物反射到眼睛的圖象f(x,y):最終獲得的圖象4同態(tài)濾波4同態(tài)濾波分析fi(x,y):緩慢變化，頻率集中在低頻部分fr(x,y):包含景物各種信息，高頻
8、分量豐富處理選擇一低通濾波函數(shù)H(u,v)在頻域空間處理4同態(tài)濾波5維納估計(jì)器1）目的從加性噪聲中最優(yōu)的恢復(fù)未知信號(hào)。5維納估計(jì)器2）維納估計(jì)器（1）目標(biāo)：已知噪聲的能量譜，輸入和輸出，求未被噪聲污染的原信號(hào)。（2）最優(yōu)準(zhǔn)則：采用實(shí)際輸出與期望輸出的均方差最小。5維納估計(jì)器（3）使用沖激響應(yīng)h(t)描述均方誤差5維納
